• Steel and Composite Structures
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• 제33권3호
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• pp.347-356
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• 2019

Most of the recent studies have improved the efficiency of FRP jackets for increasing the compressive strength, shear strength, and ductility of reinforced concrete columns; however, the influence of FRP jackets on the flexural capacity is slight. Although new methods such as NSM (near surface mounted) are utilized to solve this problem, yet practical difficulties, behavior dependency on adhesives, and brittle failure necessitate finding better methods. This paper presents the results of an experimental study on the application of fiber-reinforced polymer fastened mechanically to the concrete columns to improve the flexural capacity of RC columns. For this purpose, mechanical fasteners were used to achieve the composite behavior of FRP and concrete columns. The experimental program included five reinforced concrete columns retrofitted by different methods using FRP subjected to constant axial compression and lateral cyclic loading. The experimental results showed that the use of the new method proposed in this paper increased the flexural strength and lateral load capacity of the columns significantly, and good composite action of FRP and RC column was achieved. Moreover, the experimental results were compared with the results obtained from the analytical study based on strain compatibility, and good proximity was reached.

• Steel and Composite Structures
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• 제39권3호
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• pp.337-352
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• 2021

The study presented experimental and numerical investigation on the seismic performance of steel reinforced concrete (SRC) L-shaped column- reinforced concrete (RC) beam joints. Various parameters described as steel configuration form, axial compressive ratio, loading angle, and the existence of slab were examined through 4 planar joints and 7 spatial joints. The characteristics of the load-displacement response included the bearing capacity, ductility, story drift ratio, energy-dissipating capacity, and stiffness degradation were analyzed. The results showed that shear failure and flexural failure in the beam tip were observed for planar joints and spatial joint, respectively. And RC joint with slab failed with the plastic hinge in the slab and bottom of the beam. The results indicated that hysteretic curves of spatial joints with solid-web steel were plumper than those with hollow-web specimens. The capacity of planar joints was higher than that of space joints, while the opposite was true for energy-dissipation capacity and ductility. The high compression ratio contributed to the increase in capacity and initial stiffness of the joint. The elastic and elastic-plastic story deformation capacity of L-shaped column frame joints satisfied the code requirement. A design formula of joint shear resistance based on the superposition theory and equilibrium plasticity truss model was proposed for engineering application.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제83권2호
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• pp.245-257
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• 2022

As the main lateral load resisting system in high-rise reinforced concrete structures, the mechanical performance of shear wall has a significant impact on the structure, especially for high-rise buildings. Steel corrosion has been recognized as an important factor affecting the mechanical performance and durability of the reinforced concrete structures. To investigate the effect on the seismic behaviour of corroded reinforced concrete shear wall induced by corrosion, analytical investigations and simulations were done to observe the effect of corrosion on the ultimate seismic capacity and drift capacity of shear walls. To ensure the accuracy of the simulation software, several validations were made using both non-corroded and corroded reinforced concrete shear walls based on some test results in previous literature. Thereafter, a parametric study, including 200 FE models, was done to study the influence of some critical parameters on corroded structural shear walls with boundary element. These parameters include corrosion levels, axial force ratio, aspect ratio, and concrete compressive strength. The results obtained would then be used to propose equations to predict the seismic resistance and drift capacity of shear walls with various corrosion levels.

• Steel and Composite Structures
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• 제45권4호
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• pp.547-554
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• 2022

This paper studies the static stability of an axially graded column with the power-law gradient varying along the axial direction. For a nonhomogeneous column with one end linked to a rotational spring and loaded by a compressive force, respectively, an Euler problem is analyzed by solving a boundary value problem of an ordinary differential equation with varying coefficients. Buckling loads through the characteristic equation with the aid of the Bessel functions are exactly given. An alternative way to approximately determine buckling loads through the integral equation method is also presented. By comparing approximate buckling loads with the exact ones, the approximate solution is simple in form and enough accurate for varying power-law gradients. The influences of the gradient index and the rotational spring stiffness on the critical forces are elucidated. The critical force and mode shapes at buckling are presented in graph. The critical force given here may be used as a benchmark to check the accuracy and effectiveness of numerical solutions. The approximate solution provides a feasible approach to calculating the buckling loads and to assessing the loss of stability of columns in engineering.

• 한국지진공학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.113-119
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• 2024

Existing reinforced concrete buildings with seismically deficient column details affect the overall behavior depending on the failure type of column. This study aims to develop and validate a machine learning-based prediction model for the column failure modes (shear, flexure-shear, and flexure failure modes). For this purpose, artificial neural network (ANN), K-nearest neighbor (KNN), decision tree (DT), and random forest (RF) models were used, considering previously collected experimental data. Using four machine learning methodologies, we developed a classification learning model that can predict the column failure modes in terms of the input variables using concrete compressive strength, steel yield strength, axial load ratio, height-to-dept aspect ratio, longitudinal reinforcement ratio, and transverse reinforcement ratio. The performance of each machine learning model was compared and verified by calculating accuracy, precision, recall, F1-Score, and ROC. Based on the performance measurements of the classification model, the RF model represents the highest average value of the classification model performance measurements among the considered learning methods, and it can conservatively predict the shear failure mode. Thus, the RF model can rapidly predict the column failure modes with simple column details.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제91권3호
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• pp.301-313
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• 2024

Plastic buckling of tubular columns has been attributed to rotational instability of plastic hinges. The present study aimed to characterize the plastic hinges for two different grades of strain-hardening, examined in mild-steel (MS) and stainless-teel (SS) tubes with un-strengthened and strengthened conditions. At the primary stage, the formerly tested experimental specimens were simulated using full-scale FE models considering nonlinear response of the materials, then to estimate the characteristics of the plastic hinges, a meso model was developed from the critical region of the tubes and the moment-rotation diagrams were depicted under pure bending conditions. By comparison of the relative rotation diagram obtained by the full-scale models with the critical rotation under pure bending, the length and critical rotation of the plastic hinges under eccentric axial load were estimated. The stress and displacement diagrams indicated the mechanism of higher energy absorption in the strengthened tubes, compared to unstrengthened specimens, due to establishment of stable wrinkles along the tubes. The meso model showed that by increasing the critical rotation in the strengthened MS tube equal to 1450%, the energy absorption of the tube has been enhanced to 2100%, prior to collapse.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6A호
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• pp.625-639
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• 2009

본 연구에서는 f/L비가 다른 CFT 트러스 거더의 구조거동에 관한 실험 및 해석적 연구를 수행하기 위해서 2개의 실험체를 제작하였고, CFT 트러스 거더의 구조특성을 평가하기 위하여 휨실험을 수행하였다. ABAQUS에 의한 비선형 유한요소해석을 통해서 축력과 모멘트를 받는 CFT 부재의 비선형 재료모델을 비교분석하였다. CFT 부재의 구속 콘크리트 및 강재의 응력-변형률 모델은 많은 연구자들에 의해서 제시되어 왔다. 본 연구에서는 Mander, Sakino, Han, Susantha 및 Ellobody 등이 제안한 구속 콘크리트의 응력-변형률 모델을 적용하여 비선형해석을 수행하였고, 해석결과를 통해서 CFT 트러스 거더의 하중-처짐 관계, 하중-변형률 관계 등을 비교하였다. 하중-처짐 관계에서 Mander와 Susantha의 모델을 적용한 해석결과는 실험결과보다 약 12.0~13.8% 높은 하중을 예측하며, Sakino의 모델은 실험결과보다 약 7.6% 높은 하중을 예측하였다. Han과 Ellobody의 모델은 실험결과보다 약 0.2~1.2% 높은 하중을 예측하여 실험치와 가장 잘 맞는 결과를 보였다. 그러나 각 연구자의 응력-변형률 모델을 적용한 비선형 해석을 통해 산정된 하중-변형률 관계는 하중-처짐 관계와는 반대로 안전측의 결과를 보여 전반적으로 실험치보다 큰 수준의 변형률을 보였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권10호
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• pp.47-66
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• 2019

본 연구에서는 사질토층을 지나 풍화암에 4D 소켓된 매입 PHC말뚝에 대하여 PHC말뚝 직경과 길이 및 사질토 지반의 N값에 따른 매개변수 수치해석을 실시하였다. PHC말뚝과 지반은 Mohr-Coulomb의 탄 소성모델을 적용하였으며, 말뚝 주변 경계면은 가상두께의 인터페이스를 설정하였다. 10종류 직경의 PHC말뚝에 대한 수치해석 결과를 분석하여 사질토의 N값에 따른 말뚝머리 하중-침하 곡선과 말뚝의 근입길이에 따른 축하중 분포도 곡선을 구하였다. 또한 이들 결과로부터 각 하중 성분과 침하 사이의 관계 곡선을 구하였으며, 하중 성분은 전체 하중, 전체 주면마찰하중, 사질토의 주면마찰하중, 풍화암의 주면마찰하중 및 풍화암의 선단하중으로 구분하였다. 수치해석으로부터 구한 하중-침하 곡선에서 변곡상태가 나타나는 하중을 분석한 결과, 대체로 변곡상태를 나타내는 하중 단계는 말뚝 직경의 약 5~7% 수준의 침하량으로 나타났으며, 안전측으로 말뚝직경의 5% 침하량에 해당하는 하중으로 평가하였다. 이 하중 단계를 동원지지력($Q_m$)으로 정의하였으며, 본 연구의 지지력 분석에 사용하였다. 매개변수 수치해석 결과, PHC 말뚝 직경, 상대근입길이 및 사질토의 N값에 관계없이 SRF는 평균적으로 70% 이상으로 나타났다. 또한 전체마찰지지력에서 사질토의 주면마찰지지력이 평균 80% 이상으로 나타났다. 이러한 결과는 매입 PHC말뚝의 지지력 산정에 이용할 수 있으며, 또한 새로운 지지력 산정방법 제안을 위한 연구에도 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.1001-1009
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• 2002

본 연구는 반복 수평하중을 받는 철근 콘크리트 T형 벽체의 횡철근의 구속범위를 제안하기 위한 것이다. 횡철근의 구속범위는 압축과 인장변형율 분포에 의해 좌우되는 중립축을 기준으로 압축변형율과 콘크리트 극한 변형율의 분포에 따라 결정된다. 압축변형율은 바닥층 평면적에 대한 벽 단면비, 형상비, 단면형상, 압축력, 그리고 철근비 등에 따라 다르게 나타난다. T형 벽체의 중립축은 플랜지의 영향으로 정가력과 부가력이 다르게 나타나며, T형 벽체의 중립축이 직사각형 벽체와 다르기 때문에 압축콘크리트를 구속하여 주는 횡철근의 구속범위가 다르게 나타날 것으로 판단된다. 또한, 좌우 대칭으로 배근되는 직사각형 벽체는 반복적인 수평하중에 대해 좌우 대칭인 구조적 특성을 나타내지만, T형 벽체의 경우는 좌우 비대칭적인 구조적 특성을 보인다. 즉, 복부 단부가 압축을 받는 정가력인 경우, 중립축 깊이(c)가 직사각형 벽체보다 크게 나타나며, 복부 단부가 인장을 받는 부가력인 경우, 중립축 깊이(c)가 직사각형 벽체보다 작게 나타난다. 그러므로, T형 벽체를 직사각형 벽체로 가정하여 좌우대칭으로 횡철근을 구속할 경우, 압축을 받는 복부 단부에서 요구되는 횡철근의 구속범위가 증가할 것으로 판단된다 따라서, 본연구에서는 T형 벽체의 구조적 특성을 파악하고, 실험값과 기존분석 및 단면해석을 비교함으로써 T형 벽체의 중립축 깊이를 제시하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.55-60
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• 2005

선체구조 부재에는 이중저의 거더 및 늑판등에서 유공을 가진 판이 많이 사용되고 있고, 이는 중량 경감, 사람 및 화물의 이동, 배관 등의 목적으로, 보통은 강도상 큰 문제가 없는 부위에 위치하지만, 때로는 불가피하게 높은 응력이 작용하는 부위에 설치해야 할 경우도 있다. 이러한 판에 유공의 존재는 면내 하중에 의한 탄성좌굴강도 및 최종강도에 큰 영향을 주게 된다. 따라서, 유공판의 탄성좌굴강도 및 최종강도 평가는 선박의 초기 구조설계단계에서 구조부재 치수를 결정할 때 검토해야 할 중요한 설계기준 중의 한가지 이다. 그러므로, 유공판에 대한 합리적인 신뢰적인 탄성좌굴강도 및 최종강도 평가가 필요시 되고있다. 본 연구에서는 다양한 종횡비와 유공의 치수비 그리고 세장비의 영향을 고려하여 탄소성대변형유한요소법을 근간으로 한 구조해석프로그램인 ANSYS를 사용하여 수치계산을 수행하였다.